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抗热性检测

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发布时间：2025-07-11 06:56:51 更新时间：2025-07-10 06:56:51

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

抗热性检测：确保材料在高温环境下的性能稳定性

抗热性检测是评估材料、部件或产品在暴露于高温环境下，其物理、化学、机械或电气性能保持稳定性的关键测试项目。随着科技发展，材料在航空航天、汽车制造、电子元器件、建筑材料、化工等领域常常需要承受高温考验。材料的抗热性能直接关系到产品的可靠性、安全性和使用寿命。如果材料在预定温度下发生软化、变形、开裂、性能显著退化甚至分解，轻则导致功能失效，重则可能引发安全事故。因此，抗热性检测在产品研发、质量控制、寿命预测及材料筛选等环节扮演着至关重要的角色。

核心检测项目

抗热性检测涵盖多个维度，主要项目包括：

热变形温度： 测量材料在恒定升温速率和特定负荷下发生规定形变时的温度。
维卡软化点： 测定材料在规定负荷和匀速升温条件下，标准压针压入试样表面达到规定深度时的温度。
短期高温耐受性： 将试样暴露在特定高温下保持规定时间，观察其外观变化（如龟裂、起泡、变色、变形）或测试其冷却后的性能（如强度、绝缘性）保留率。
长期热老化性能： 材料在低于短期耐受温度但长期作用的温度下，评估其性能（如机械强度、伸长率、电气性能）随时间的变化规律，预测使用寿命。
热稳定性： 通常通过热失重分析评估材料在惰性或空气气氛中，随温度升高发生分解的起始温度、速率及残留物量。
抗热震性： 考察材料承受温度急剧变化（冷热交替冲击）而不破坏的能力。
高温下的机械性能： 在高温环境中直接测试材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能。

主要检测仪器

进行抗热性检测需要依赖精密的仪器设备：

热变形温度/维卡软化点测定仪： 核心设备，包含恒温浴槽（油浴或硅油浴）、加载装置、形变测量系统和程序控温系统。
高温烘箱/老化试验箱： 提供精确控温的恒温环境，用于短期高温暴露和长期热老化试验。通常具备空气循环和温度监控功能。
热重分析仪： 在程序控温下测量试样质量随温度/时间的变化，评估材料的热稳定性和分解行为。
差示扫描量热仪： 测量材料在程序控温过程中与参比物之间的热流差，用于分析玻璃化转变温度、熔点、结晶温度、固化反应及氧化诱导期等。
冷热冲击试验箱： 提供高温室和低温室（或液氮/高温液体槽），实现试样在极端温度间的快速转换，用于热震试验。
高温万能材料试验机： 配备高温环境试验箱，可在设定温度下进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试。

常用检测方法

根据检测项目，采用标准化的测试方法：

热变形温度/维卡软化点测试： 遵循标准规定的升温速率（如50°C/h或120°C/h），施加固定载荷，记录达到规定形变或压入深度时的温度。
高温暴露/热老化： 将试样置于设定温度的烘箱中保持规定时间，取出后在标准条件下恢复，进行外观检查和性能测试对比。

长期热老化评估：

热重分析法： 在设定的气氛（N2, Air等）下以恒定速率升温，连续记录试样质量损失曲线。
热震/冷热冲击试验： 将试样在设定的高温（T_high）和低温（T_low）之间按规定时间间隔和转换速率进行多次循环，之后检查试样是否开裂、分层或性能失效。
高温力学性能测试： 将试样和夹具预热到目标温度并保温，然后在高温下按照标准方法进行拉伸、弯曲等测试。

关键检测标准

抗热性检测必须依据相关的国际、国家或行业标准进行，以确保结果的可比性和权威性。常用标准包括：

ISO标准：
- ISO 75 (Plastics - Determination of flexural properties at elevated temperatures, 即热变形温度)
- ISO 306 (Plastics - Thermoplastic materials - Determination of Vicat softening temperature)
- ISO 188 (Rubber, vulcanized or thermoplastic - Accelerated ageing and heat resistance tests)
- ISO 11357 (Plastics - Differential scanning calorimetry)
- ISO 11358 (Plastics - Thermogravimetry)
- ISO 22088 (Plastics - Determination of resistance to environmental stress cracking)
ASTM标准：
- ASTM D648 (Standard Test Method for Deflection Temperature of Plastics Under Flexural Load in the Edgewise Position)
- ASTM D1525 (Standard Test Method for Vicat Softening Temperature of Plastics)
- ASTM D3045 (Standard Practice for Heat Aging of Plastics Without Load)
- ASTM E1131 (Standard Test Method for Compositional Analysis by Thermogravimetry)
- ASTM E831 (Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials by Thermomechanical Analysis)
- ASTM D746 (Standard Test Method for Brittleness Temperature of Plastics and Elastomers by Impact)
国家标准 (GB)：
- GB/T 1634 (塑料负荷变形温度的测定)
- GB/T 1633 (热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定)
- GB/T 7141 (塑料长期热暴露后时间-温度极限的测定)
- GB/T 1735 (漆膜耐热性测定法)
- GB/T 19466 (塑料差示扫描量热法)
- GB/T 33047 (塑料聚合物热重法)
其他行业标准： 如IEC标准（电子电工产品）、JIS标准（日本工业标准）、汽车行业标准（如SAE, PV等）也包含针对特定产品的抗热性测试要求。